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時間：2022-12-25 02:37:17
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《機械工程測試技術(shù)》是機械類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程集成了工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理，金屬與半導(dǎo)體材料、電工電子、信號分析、計算機技術(shù)等多門學(xué)科理論與技術(shù)，具有涉及學(xué)科面廣、知識容量大、理論分析較多、實踐操作性強、學(xué)時較少等特點［1］。對于機械專業(yè)學(xué)生，由于普遍而言本專業(yè)學(xué)生在電路、電子學(xué)以及信號分析與處理等電氣信息知識方面相對較弱，所以首次接觸本門課程時，在遇到信號的時域頻域變換和調(diào)制解調(diào)、系統(tǒng)動態(tài)特性分析等抽象概念時，學(xué)生普遍反映該課程理解難度大，思維方式較難適應(yīng)。若不能快速適應(yīng)課程的學(xué)習(xí)，部分學(xué)生將出現(xiàn)厭學(xué)甚至放棄本門課程的傾向［2］。然而，隨著目前機械裝備信息化程度的提升，測試技術(shù)在機械制造領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛，有人斷言，衡量一臺機械設(shè)備機電一體化程度的高低關(guān)鍵就是看這臺機械設(shè)備上安裝的測試裝置的數(shù)量。因此，《機械工程測試技術(shù)》在機械類專業(yè)課程中的地位不是在降低，而是越來越重要。作為本門課程的授課教師，在教學(xué)實踐中，一直在嘗試改革創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容與方法，希望能用更通俗易懂的語言、更貼近生產(chǎn)實際的案例來讓學(xué)生徹底掌握測試技術(shù)，使他們能適應(yīng)機械行業(yè)對一名機械工程師在測試技術(shù)方面的要求。本文首先分析以往“機械工程測試技術(shù)”教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)存在的問題，然后對近幾年的教學(xué)改革進行總結(jié)。
一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題
(一)先修課程溫習(xí)環(huán)節(jié)薄弱
《機械工程測試技術(shù)》是為機械類專業(yè)本科生開設(shè)的一門偏信息化的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)習(xí)這門課之前默認學(xué)生已牢固掌握電工電子以及信號方面的知識。但從教學(xué)實踐來看，情況往往不容樂觀，部分學(xué)生在這些先修課程的掌握方面并不到位或有所遺忘，這就加大了《機械工程測試技術(shù)》授課教師的課程開展難度。如果學(xué)生不能積極調(diào)用先修課程的知識并與測試技術(shù)相結(jié)合，則隨著課程的開展，學(xué)生將會逐漸跟不上課程的進度，喪失學(xué)習(xí)興趣［3］。
(二)教學(xué)內(nèi)容安排不符合機械專業(yè)學(xué)生的認知規(guī)律
目前大部分機械工程測試技術(shù)的教材內(nèi)容編排是按照以下路線進行:首先介紹測試技術(shù)的概要，并舉出幾例測試技術(shù)的工程實際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后，介紹信號及其時域頻域描述，接下來就是測試裝置的基本特性。隨后介紹常用的傳感器，再則是講解信號調(diào)理與信號處理。對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，這種編排并無不妥，但對于應(yīng)用型本科學(xué)生而言，這種編排虛實相間，軟硬交融，學(xué)生并不習(xí)慣這種遍排，容易找不到學(xué)習(xí)重點［4］。為了調(diào)動學(xué)生對學(xué)習(xí)測試技術(shù)的熱情，使學(xué)生既能掌握測試技術(shù)中有關(guān)傳感器器件的使用方法，理解傳感器信號變換的物理原理，又能掌握信號處理方面的知識，并能將測試技術(shù)理論應(yīng)用于機械工程實際案例，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，需要針對應(yīng)用型本科學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，對課程進行教學(xué)改革。
二、針對問題采取的教學(xué)改革措施
(一)針對特定教學(xué)內(nèi)容安排相應(yīng)溫習(xí)課程
根據(jù)教學(xué)實踐，學(xué)生在學(xué)習(xí)測試技術(shù)的過程中，難以做到靈活運用的先修課程內(nèi)容主要是三部分:1)用于信號分析的微積分知識;2)用于傳感器器件的電路分析與模擬電路知識;3)用于應(yīng)變、扭矩測量中的材料力學(xué)知識。為了能讓學(xué)生能順利學(xué)習(xí)后續(xù)相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容，在章節(jié)開始前安排適當(dāng)?shù)臅r長復(fù)習(xí)這些先修內(nèi)容，使學(xué)生有的放矢，在一種準備充分的心理狀態(tài)下學(xué)習(xí)新知識［5］。
(二)按照符合學(xué)生認知規(guī)律的章節(jié)順序進行教學(xué)
基于學(xué)生的認知規(guī)律，按照“先硬后軟”，“先實后虛”的順序安排教學(xué)。在《機械工程測試技術(shù)》的第一章，通過講解幾個測試方面的工程案例，幫助學(xué)生建立起學(xué)習(xí)測試技術(shù)的興趣后，不按照教材編排授課，跳過信號及其時域頻域分析一章，講解測試裝置基本特性一章節(jié)，重點幫助學(xué)生建立傳感器標定這一概念，隨即進行第三章，即“常用傳感器與敏感元件”的教學(xué)。作為應(yīng)用型本科，學(xué)生學(xué)習(xí)測試技術(shù)的重點在于理解常用傳感器的“非電———電”的物理變換原理，以及掌握傳感器的使用方法，至此，學(xué)生已經(jīng)對測試技術(shù)的物理實現(xiàn)有了比較清晰的認識，再通過電橋、濾波器和放大器的學(xué)習(xí)，學(xué)生就完整掌握了一整套測試裝置的工作流程。在學(xué)習(xí)完以上章節(jié)后，再講授信號及其描述、調(diào)制解調(diào)以及信號處理，學(xué)生就能參照前面學(xué)習(xí)的測試裝置工作的物理過程，對照學(xué)習(xí)，不會感到無所適從。
三、結(jié)語
通過《機械工程測試技術(shù)》的教學(xué)與改革實踐，我們發(fā)現(xiàn)要適應(yīng)應(yīng)用型本科的專業(yè)教學(xué)，其核心還是在于要努力將教學(xué)內(nèi)容貼近學(xué)生的認知規(guī)律，以實際應(yīng)用為導(dǎo)向開展教學(xué)，并且將教學(xué)內(nèi)容生動化、立體化、直觀化，這也為我們的教學(xué)提出了另一種思考方向。對于一門理論與實踐并重的課程，我們?nèi)绾巫プ≈攸c，如何使課程內(nèi)容在不失完備性的前提下又能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，這需要我們反復(fù)思考、認真總結(jié)，相信隨著課程教學(xué)與改革經(jīng)驗的豐富，在不久的將來一定能收獲更為滿意的教學(xué)效果。
參考文獻:
［1］吳世雄，王成勇．“機械工程測試技術(shù)”教學(xué)改革的探索［J］．廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2007(7):108-109．
［2］梁?。皺C械工程測試技術(shù)”課程教學(xué)難點突破［J］．廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2009(9):146-148．
［3］張志剛，石曉輝，富麗娟．“機械工程測試技術(shù)”課程理論教學(xué)的改革與創(chuàng)新［J］．創(chuàng)新教育，2011(23):147-148．
2重構(gòu)教學(xué)結(jié)構(gòu)，打破現(xiàn)有章節(jié)之間的限制，突出教學(xué)內(nèi)容的連貫性
本課程在教學(xué)實踐中，重點圍繞傳感器這一核心章節(jié)中存在的問題，提出了“瞻前顧后”的教學(xué)思想與方法，探索重構(gòu)合理的教學(xué)結(jié)構(gòu)與順序：所謂“瞻前”，是指在傳感器測量電路教學(xué)中，簡要介紹與之密切相關(guān)的電橋電路、調(diào)制與解調(diào)的基本原理，幫助學(xué)生從直觀角度理解教材相關(guān)內(nèi)容。待講授到信號的調(diào)理與記錄章節(jié)時，將電橋電路、調(diào)制解調(diào)的基本理論與前面所講的傳感器測量電路中的內(nèi)容進行重新組合，通過傳感器測量電路來講解電橋、調(diào)制解調(diào)的工作原理與主要應(yīng)用，既幫助學(xué)生深化了傳感器測量電路的知識，又理解了信號調(diào)理的基本原理與方法，實現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的前后呼應(yīng)和有機統(tǒng)一。所謂“顧后”，是指在傳感器教學(xué)過程中，打破教材現(xiàn)有章節(jié)之間的界限與教材內(nèi)容的固有結(jié)構(gòu)，不再因循傳統(tǒng)地介紹各種類型傳感器的順序，而是以基本物理量的測量為授課主線，分別介紹位移的測量、振動測量、壓力測量、溫度測量、應(yīng)變及力的測量等機械工程中常見物理量測量所采用的主要傳感器及其工作原理，不再遵循現(xiàn)有單列章節(jié)的方式去介紹，這樣就可以將教材內(nèi)容有機結(jié)合、優(yōu)化重構(gòu)，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)傳感器知識的同時一并了解此類傳感器的主要應(yīng)用，回歸到合理選用傳感器實現(xiàn)測量的基本要求，達到了雙重學(xué)習(xí)的目的，提高了教學(xué)的效率和質(zhì)量。
3以系統(tǒng)觀點優(yōu)化教材體系，突出教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性和邏輯性
“測試技術(shù)”教材在編寫體系上缺乏統(tǒng)一性，不同教材在章節(jié)順序和內(nèi)容編排上差異較大，缺乏合理的內(nèi)在邏輯。筆者在教學(xué)實踐中提出以系統(tǒng)論的觀點來重新優(yōu)化教材的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)置教學(xué)內(nèi)容的觀點，其核心思想是從宏觀上使學(xué)生能建立起機械測試系統(tǒng)整體的概念和框架，幫助學(xué)生掌握如何建構(gòu)測量系統(tǒng)，如何實現(xiàn)信號的采集與分析，最終回歸到能夠獨立地實現(xiàn)對機械工程中常見參量的測量與分析。還提出了以“信號及測試裝置是什么—如何采集信號—如何分析處理信號—機械測試系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用”的邏輯順序，重構(gòu)教材結(jié)構(gòu)、安排教學(xué)內(nèi)容，突出課程的系統(tǒng)性、邏輯性和綜合性，并以這樣的順序編寫了教材大綱和講義?！皽y試技術(shù)”是一門實踐性和應(yīng)用性很強的課程，教材中除了對于基本理論知識的敘述外，更需要突出“工程化”和“案例化”，強化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，并能夠及時體現(xiàn)測試技術(shù)的發(fā)展趨勢。在工程案例的設(shè)計與選擇上，突破了現(xiàn)有教材案例的局限和不足，引入機械工程測試綜合應(yīng)用實例一個章節(jié)，以車輛電子技術(shù)、機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、機械產(chǎn)品性能測試等典型工程案例為應(yīng)用背景，著力介紹機械工程測試技術(shù)的基本理論與方法在這些領(lǐng)域的主要應(yīng)用。以綜合實例解構(gòu)教材各章節(jié)內(nèi)容，將教材章節(jié)中的關(guān)于信號的采集與傳感器選型、測試信號的處理與分析、計算機測試系統(tǒng)等所學(xué)內(nèi)容完整體現(xiàn)出來進行剖析與講解，使得學(xué)生通過對綜合工程實際問題深入、系統(tǒng)、本質(zhì)的認識和理解，達到課程學(xué)習(xí)對于培養(yǎng)學(xué)生能合理選用測試裝置，并初步掌握靜、動態(tài)測量的基本知識和技能的要求，達到培養(yǎng)分析和解決問題能力的要求。
4完善課程考核方法，探索課程目標達成狀況監(jiān)控及評價機制
完善課程考核評價方法，探索課程目標達成狀況監(jiān)控及評價機制：在教學(xué)實踐中，以能力評價為導(dǎo)向、突出學(xué)習(xí)的過程性，探索建立能力和素質(zhì)等多方面結(jié)合的測試技術(shù)課程成績綜合評價體系，改變傳統(tǒng)的僅靠一張試卷的成績評定方式，以考核促進學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和興趣，以考核體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的綜合效果。以學(xué)習(xí)中的問題為切入點，鼓勵學(xué)生利用課外時間結(jié)合課程內(nèi)容自主設(shè)計大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃項目，參加機械創(chuàng)設(shè)設(shè)計競賽等。將課程學(xué)習(xí)從課內(nèi)延伸到課外，通過實踐中的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)主動性，既解決了學(xué)習(xí)中的難點問題，同時加深了學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，促進了學(xué)生綜合能力的提高。開設(shè)機械系統(tǒng)測控實驗課程，與理論課程同步進行，將實驗內(nèi)容與理論課程相銜接并進行了必要的拓展。提高了學(xué)生的興趣，改變了實驗僅作為課堂教學(xué)附屬的現(xiàn)象。綜合理論知識考查、課程實驗與課程設(shè)計、開放性課題研究等情況進行綜合考核，突出理論學(xué)習(xí)、實踐、創(chuàng)新等多方面素質(zhì)和能力的考評，體現(xiàn)形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，建立課程群進程式、多渠道、多方式的評價機制。
5基于課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力
結(jié)合高等教學(xué)心理學(xué)關(guān)于知識、技能學(xué)習(xí)的相關(guān)理論，設(shè)計教學(xué)方案，制定教學(xué)目標，提高教學(xué)質(zhì)量。不僅重視提高學(xué)生的知識技能，還特別注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的思想與方法，將這一思想逐步融入測試技術(shù)教學(xué)的具體環(huán)節(jié)中。一方面引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握以整體觀和系統(tǒng)論分析解決問題的基本方法與思路，逐步學(xué)會將一個較復(fù)雜的問題分層次、分步驟去研究，幫助學(xué)生通過具體的工程項目和案例，建立起機械測試系統(tǒng)整體的觀念，進而建立起各章節(jié)之間的有機聯(lián)系，而不是孤立地去學(xué)習(xí)各章節(jié)的內(nèi)容，進一步去學(xué)習(xí)課程中涉及的基本理論和方法，同時也進一步熟悉如何通過所學(xué)知識去解決具體工程實際問題的思路和方法。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生感覺頻域和頻譜的概念抽象，不如時域理解起來直觀，因此要著力強調(diào)并培養(yǎng)學(xué)生從多個角度去分析問題、解決問題的能力。如理解信號的描述既可以從比較熟悉的時域上進行描述，同時也可以從頻域角度進行描述，需要去理解從頻域角度去分析、描述信號的優(yōu)點，同時也要認識到信號不同描述之間是可以互相轉(zhuǎn)換的，將這些不同角度獲得的關(guān)于信號的信息綜合起來就可以獲得對其比較全面的認識。學(xué)習(xí)這些方法和思想，不僅對于學(xué)生理解課程本身知識極其重要，同時對于其他課程的學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題能力的提高都有重要意義。
2機械工程測試技術(shù)課程的教學(xué)改革措施
2．1優(yōu)化課程體系，合理安排課程
在整個機械工程專業(yè)體系中，機械工程測試技術(shù)起著承前啟后的作用，因此，在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)與先修課程和后續(xù)課程做好合理的銜接，做到教學(xué)內(nèi)容不重復(fù)、不脫節(jié)，能為后續(xù)課程打下堅實的基礎(chǔ)。一方面，可將該課程的教學(xué)安排提前到大二第二學(xué)期的后半個學(xué)期，學(xué)完高等數(shù)學(xué)、電子技術(shù)、計算機基礎(chǔ)等先修課程之后，馬上進入該課程學(xué)習(xí)，時間間隔短，學(xué)生對基礎(chǔ)知識把握好，能很快進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高學(xué)習(xí)的積極性;另一方面，改進教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，涉及到先修課程的地方，可請相關(guān)課程教師以專題講座的形式對有關(guān)知識進行復(fù)習(xí)，專題講座也可以視頻的形式上傳到網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生根據(jù)需要在課余時間自行完成已學(xué)知識的復(fù)習(xí)，從而為更好地學(xué)習(xí)新的課程內(nèi)容做好準備。
2．2改革教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量
機械工程測試技術(shù)是一門理論與實踐結(jié)合性較強的課程，但目前在教學(xué)過程中，知識的系統(tǒng)性與完整性、理論與實踐存在脫節(jié)現(xiàn)象，這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得枯燥、乏味，從而失去了自主學(xué)習(xí)的興趣。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，可通過改革理論教學(xué)方法與實踐教學(xué)手段，達到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。第一，引入工程案例，提高學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，學(xué)生對課程的興趣決定了學(xué)習(xí)的自主性，而學(xué)習(xí)的自主性決定了學(xué)習(xí)質(zhì)量。在教學(xué)過程中，建立“以興趣為核心的教學(xué)模式”，大量使用學(xué)生感興趣和親身感知的工程案例，從實踐到理論、從案例到科學(xué)，認識測試技術(shù)。比如，通過對機加工零件表面粗糙度形成原因的探討，使學(xué)生掌握信號的自相關(guān)分析部分的知識，這對機械系的學(xué)生來說是有切身體驗的，這樣就將枯燥的理論知識與生動的案例結(jié)合，使學(xué)生能夠更加生動形象地感受到基本原理的價值，避免枯燥無味的理論分析，活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)習(xí)興趣。第二，改革教學(xué)方式，課堂進入實驗。機械工程測試技術(shù)涉及到測試的基礎(chǔ)知識、信號分析基礎(chǔ)、測試系統(tǒng)的特性及測試誤差理論。常用傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特性、測量電路等基本理論知識的理解與應(yīng)用主要通過教師的課堂講解，枯燥、乏味、學(xué)生沒有感性的認識，可改善已有的教學(xué)模式，強化試驗設(shè)備，將理論教學(xué)內(nèi)容放到實驗室，依靠實驗來實現(xiàn)。比如，傳感器部分，通過傳感器實驗，使學(xué)生從實驗中理解傳感器的測試原理、實際應(yīng)用等;測試系統(tǒng)特性部分，通過在實驗室組建適當(dāng)?shù)臏y試系統(tǒng)，通過實驗掌握一階、二階測試系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性。學(xué)生通過實驗既學(xué)習(xí)理論知識，同時又將理論知識加以應(yīng)用在實驗過程中。第三，引入仿真實驗，改善課堂教學(xué)環(huán)境。為解決課堂上實驗教學(xué)環(huán)境的營造問題，可引進“可重構(gòu)虛擬儀器教學(xué)平臺”構(gòu)建的計算機化工程測試創(chuàng)新實驗室，針對測試技術(shù)課程實驗教學(xué)需要，設(shè)計實驗內(nèi)容，形成一個仿真實驗教學(xué)環(huán)境。為提高教學(xué)效果，可借助仿真實驗將信號分析、波形分析、頻譜分析等理論知識進行可視化表達。學(xué)生通過直觀的感受，可以更深刻地理解這些理論知識的工程意義。第四，啟發(fā)學(xué)生的自主設(shè)計實驗?zāi)芰Α嶒炛饕桥囵B(yǎng)學(xué)生的動手能力，通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生具有獨立解決實際問題的能力。而現(xiàn)在的實驗教學(xué)模式基本上是教師安排好實驗步驟，學(xué)生照做，得出數(shù)據(jù)即可。在這個過程中，師生之間、學(xué)生之間缺少互動，這種模式影響了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和能動性沒有得到體現(xiàn)。為了發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，提出“教師引導(dǎo)，學(xué)生自主”的實驗?zāi)Ｊ?，即教師將實驗任?wù)和要求布置給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)書，利用已有的實驗資源，組織實驗原理、實驗儀器，設(shè)計實驗步驟，實驗由學(xué)生獨立完成，教師只是引導(dǎo)、監(jiān)督，不參與實驗過程［3］。另外，虛擬儀器是現(xiàn)代測試技術(shù)的一個新的發(fā)展方向，可引導(dǎo)學(xué)生利用自己的PC機創(chuàng)建虛擬實驗。比如，學(xué)生可用lab－view軟件平臺動手設(shè)計周期信號疊加系統(tǒng)仿真實驗，從而更形象地理解周期信號的諧波性。這種實驗?zāi)Ｊ侥軌虺浞职l(fā)揮學(xué)生主觀能動性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。第五，以科研帶動實踐教學(xué)。大學(xué)生已經(jīng)具備了基本的科研能力，為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實踐能力，可通過鼓勵學(xué)生參與科研的方式帶動實踐教學(xué)。根據(jù)學(xué)院已有的科研項目，組織學(xué)習(xí)興趣小組，鼓勵學(xué)生主動參與感興趣的科研項目。通過這種方式，學(xué)生可以自己主動地去探索解決問題的方法，依靠所學(xué)知識解決實際問題，既培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)了實踐能力。
機械工程測試技術(shù)，是機械工程學(xué)院必不可少的一門課程，但是與其他的實驗教學(xué)一樣，實驗有著他的特殊性，機械工程測試技術(shù)尤其如此。機械工程測試技術(shù)，是一門涵蓋學(xué)科范圍較廣、應(yīng)用價值很高的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它涵蓋了機械、電子信息、自動儀、儀器儀等多個領(lǐng)域，而工程機械測試技術(shù)則是運用了多種技術(shù)，比如常用的傳感器原理與應(yīng)用、測試信號調(diào)理電路、信號的分析與處理、計算機的測試系統(tǒng)等等。因為該課程涵蓋范圍極廣，因而其具有理論性強、知識點多、思維跨度大的特點，因此必須將理論與實踐相結(jié)合，只有這樣才能取得教育教學(xué)的效果。筆者通過對書本的審視，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點以及對學(xué)生的培養(yǎng)要求，將機械工程測試技術(shù)教學(xué)實驗系統(tǒng)的建構(gòu)分為了基礎(chǔ)性實驗系統(tǒng)的建構(gòu)、綜合性實驗系統(tǒng)的建構(gòu)和探究式實驗的建構(gòu)，三個層次來探討。
1.基礎(chǔ)性實驗系統(tǒng)的構(gòu)建
基礎(chǔ)性實驗室針對信號處理課程量身定做的實驗場所，其實驗內(nèi)容豐富，涵蓋了教材中所有信號分析的知識，其中包含了信號的基本性質(zhì)、時域分析、頻域分析、調(diào)制、加窗、濾波和采樣等內(nèi)容，其程序包含了信號發(fā)生器、自相關(guān)等從基礎(chǔ)到高級的信號處理知識點的演示程序。
基礎(chǔ)性實驗的信號基本性質(zhì)其內(nèi)容包含了基本信號發(fā)生器、方法函數(shù)&sinc、隨機信號、函數(shù)FFT的奇偶性、FFT線性疊加、時移和頻移；其時域分析包含了RMS&峰值、自相關(guān)、互相關(guān)、時域卷積、反卷積、信號積分、時域平均-相位、時域平均噪聲和小波分析；其頻域分析包含了倒譜、諧振、頻閃儀、2DFFT、頻域平均、頻移和軌道；而調(diào)制只有幅度調(diào)制及解調(diào)和頻率調(diào)制及解調(diào)；加窗的內(nèi)容是窗振幅、窗比較、加窗的頻域分析、窗噪聲基底、窗重疊和窗分辨率；濾波是基礎(chǔ)性實驗系統(tǒng)中極為重要的一個部分，濾波器響應(yīng)時間、FIR窗濾波器設(shè)計、IIR濾波器設(shè)計、低通濾波器、中值濾波器和恒百分率帶寬濾波器；而采樣的內(nèi)容則是重采樣及混疊、柵欄效應(yīng)、頻譜泄露、位數(shù)&分辨率和限幅。
由于濾波能夠隨意的將信號中的各個波段進行分析操作，或者是濾除，因而是抑制和仿干擾的意象重要措施。濾波的主要裝置是濾波器，它可以幫助實驗人員實現(xiàn)選頻，并且可以將信號中的特定頻率成分通過，還可以衰減其他非特定頻率的頻率成分，如果我只對信號中某一頻段的成分感興趣時，在濾波器的作用下，去掉其他頻段的成分和噪聲，從而提高信噪比。如：將一個要處理的信號疊加一個干擾信號，幅值為A=10V、頻率f=10Hz的正弦信號與幅值A(chǔ)=5V噪聲疊加的原始信號，經(jīng)過截止頻率f=25Hz低通濾波器濾波后，從而將兩者進行對比。
通過濾波的實驗教學(xué)與實驗，學(xué)生能夠掌握和學(xué)會響應(yīng)函數(shù)的測試方法，以此來了解各種濾波器的頻率響應(yīng)特性，它能夠極為直觀的改變教師教學(xué)的單一講解，從而使得學(xué)生能夠在現(xiàn)象的顯示下進行直觀的記憶，如果將LabVIEW應(yīng)用程序配置一個VI服務(wù)器的話，那么就可以指定相應(yīng)的遠程計算機，通過網(wǎng)絡(luò)來加載VI服務(wù)器，不僅能夠現(xiàn)場試驗，而且也能幫助學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。
2.綜合性實驗系統(tǒng)的構(gòu)建
綜合性實驗，按照實驗內(nèi)容可以劃分為：振動測試、應(yīng)力應(yīng)變測試、溫度測試和噪聲測試4個模塊，其中能夠針對學(xué)生對已學(xué)過的測試學(xué)原理，通過綜合性實驗，使學(xué)生能初步了解典型測試系統(tǒng)的構(gòu)成，而且能夠明白各個環(huán)節(jié)的功能和特點，以及典型測量電路的基本構(gòu)成與特點，在綜合性實驗系統(tǒng)的構(gòu)建中，筆者將進行振動測試和噪音測試的探討。
2.1綜合性實驗測試振動測試系統(tǒng)的構(gòu)建
振動測試是機械測試中最基礎(chǔ)，也是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，其振動測試的內(nèi)容主要含有圓板固有頻率及主振性的測量、機械振動系統(tǒng)固有頻率的測量、簡支梁固有頻率及主振型的測量、單自由度模型參數(shù)的測量、振動信號的FFT分析、簡諧振動幅值測量和拍振測量；其次是應(yīng)用較多，尤其是在機械工程中，其實驗的內(nèi)容包含了彎曲變形主應(yīng)力實驗、扭轉(zhuǎn)變形主應(yīng)力實驗、彎扭組合變形主應(yīng)力實驗、拉扭組合變形主應(yīng)力實驗和壓扭組合變形主應(yīng)力實驗等；溫度測試的內(nèi)容包含了溫度實時自動檢測和多通道溫度實時動態(tài)顯示；在工業(yè)和運輸業(yè)中，主要涉及的是噪音測試，噪音測試實驗的內(nèi)容主要有噪音的測量和頻譜的分析、環(huán)境噪聲實時自動監(jiān)測。
由于振動測試是機械工程測試中最為廣泛采用的一種實驗，在這種實驗中，經(jīng)常采用的是ZK-5VIC型虛擬測試振動與控制實驗裝置。在振動測試的過程中，實驗裝置有4大部分，即振動系統(tǒng)模型、激振系統(tǒng)、振動測量系統(tǒng)、減振系統(tǒng)等，而振動系統(tǒng)的模型一般分為5種：單自由度系統(tǒng)模型、多自由度系統(tǒng)模型、懸臂梁模型、簡支梁模型和薄壁圓板模型。激振系統(tǒng)有電動式激振器、非接觸式激振器、偏心電機、調(diào)壓器和激振信號源。更換相應(yīng)的振動模型和激勵系統(tǒng)，可以做成超過20個實驗，下面以簡支梁各階的固有頻率測量實驗為例。
在整個測試實驗系統(tǒng)建構(gòu)之后，如果將新電機取下，然后便能得到簡支梁模型，當(dāng)選用電動式激振器，激振器內(nèi)部信號源可選用產(chǎn)生10Hz到1Hz，幅度小于等于5v的正弦信號作為輸入信號。在實驗的過程中，將激振器與激振信號源的輸出端相連，連接之后通過調(diào)整信號源的輸出頻率和功率來改變激振力的頻率與幅值大小。將壓電式加速度傳感器與ZK-5VIC型測振儀的輸入端相連，ZK-5VIC用數(shù)字顯示測點的振動位移X、速度V、加速度A，而將輸出端接在動態(tài)信號分析儀之上，這樣動態(tài)信號分析儀的操作面板，主要用于完成單、雙通道振動信號的時域、頻域分析，這樣便能全部完成振動測試。
通過振動測試，可以充分了解實際工程中典型測試裝置的組成、安裝及調(diào)試方法；了解測試系統(tǒng)的構(gòu)成；學(xué)會激振器、傳感器與測振儀器的操作方法。
2.2綜合性實驗噪音測試系統(tǒng)的構(gòu)建
在機械工程測試技術(shù)中，工業(yè)與運輸業(yè)的測試也是極為重要的一個方向，因而也不能不提及這個方面，之所以將噪音測試運用于工業(yè)與運輸業(yè)，是因為機電設(shè)備的振動具有規(guī)律性，因而其聲音也具有規(guī)律性，當(dāng)噪音出現(xiàn)的時候，就能獲取機電設(shè)備的運行狀態(tài)，因此噪音測試，將為控制噪聲、改進產(chǎn)品、設(shè)備運行狀態(tài)檢測、制定環(huán)保措施及法律等提供必要的依據(jù)。
在噪音測試實驗中，傳感器將聲音轉(zhuǎn)化成電信號經(jīng)過中間變換裝置預(yù)處理之后傳入噪聲分析儀，噪音分析儀可以將線性計權(quán)總聲壓級的測試；經(jīng)過A計權(quán)和C計權(quán)總聲壓級的測試；線性、A計權(quán)和C計權(quán)的1比1倍頻程分析；線性、A計權(quán)和C計權(quán)的三分之一頻程分析；8到20Hz高分辨率寬帶線性聲壓頻譜測量；然后將數(shù)據(jù)存盤，數(shù)據(jù)回放以及測量結(jié)構(gòu)進行打印。在實驗的過程中，我們可以搭配轉(zhuǎn)子實驗臺，通過改變轉(zhuǎn)子的速度、質(zhì)量不平衡、沖擊等設(shè)備的配制，以此來模擬及其不同的運行狀態(tài)，從而能記錄振動的特性。
3.探究性實驗系統(tǒng)的構(gòu)建
創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是21世紀人才所必備的關(guān)鍵因素，但是實驗是一種極為陳規(guī)的模式，它不能培養(yǎng)出人的創(chuàng)新能力，傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ绞歉叨鹊毓潭ɑ?、程序化的模式，不能培養(yǎng)出人的創(chuàng)新能力，因而有必要構(gòu)建探究性實驗系統(tǒng)。所謂探究性的實驗系統(tǒng)，是指學(xué)生能夠通過自己構(gòu)建實驗系統(tǒng)，進行不同實驗的系統(tǒng)，它有著高度的自主性，因而可以滿足學(xué)生的好奇心，并能將實驗內(nèi)容與實驗設(shè)備的性能有一個全新的了解，筆者在這里主要闡述平衡測試和軸心軌跡測試，來闡述探究性實驗系統(tǒng)的構(gòu)建。
3.1探究性實驗平衡測試系統(tǒng)的構(gòu)建
旋轉(zhuǎn)機械，是目前運用最為廣泛的機械，而其核心部件為轉(zhuǎn)子，如果轉(zhuǎn)子的不能正常工作，就會影響機械的正常工作，因此我們以平衡測試為例，探討探究性實驗系統(tǒng)的建構(gòu)。
平衡測試，最為關(guān)鍵的就是研究轉(zhuǎn)子是否平衡，轉(zhuǎn)子的不平衡是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均，而這種不均可能是因為重心偏移或者是轉(zhuǎn)子缺損所造成的，轉(zhuǎn)子的平衡方法很多，其中影響系數(shù)以簡單、對操作者要求低等特點被較多的動平衡系統(tǒng)采用，筆者所探討的也是影響系數(shù)法。
影響系數(shù)法采用雙面動平衡實驗裝置，動平衡實驗主要由多功能轉(zhuǎn)子實驗臺、計算機、LabVIEW平臺、速度傳感器、轉(zhuǎn)速相位傳感器、數(shù)據(jù)采集儀和加重塊組成。LabVIEW虛擬實驗儀器，具有數(shù)據(jù)采集、分析和現(xiàn)實的功能。在實驗的面板上標有實驗操作流程，參數(shù)設(shè)置，轉(zhuǎn)子運行時的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性和測試結(jié)果的顯示，因其具有設(shè)計方法獨特，結(jié)構(gòu)簡單、功能豐富綜合性強的特點，而被廣泛的教學(xué)采用。在實驗的過程中，轉(zhuǎn)子通過電動機的皮帶所帶動，在轉(zhuǎn)動的過程中，在轉(zhuǎn)子支撐點各安裝一個速度傳感器，以此來檢驗轉(zhuǎn)子的振動，激光轉(zhuǎn)速相位傳感器用來獲取相位基準以及轉(zhuǎn)速信息。所有傳感器將檢測到的信號經(jīng)過電路的調(diào)理之后，輸入到數(shù)據(jù)采集卡，最后在LabVIEW開發(fā)出虛擬式動平衡測試儀器處理并顯示。
3.2探究性測試軸心軌跡測試系統(tǒng)的構(gòu)建
除了動平衡測試之外，較為廣泛采用的還有軸心軌跡測試，它也是主要利用轉(zhuǎn)子來進行實驗的。軸心的軌跡是指軸頸旋轉(zhuǎn)中心相對于軸承中心的運動軌跡。在旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷中，其中最為重要的是回轉(zhuǎn)部件中心位置比振幅和旋轉(zhuǎn)副頻曲線更能直觀地反映轉(zhuǎn)軸運動的情況。對于軸心軌跡的測試，筆者采用旋轉(zhuǎn)機械軸心軌跡分析儀來闡述其測試。軸心軌跡分析儀可以完成兩種信號的波跡顯示，能夠完成兩路信號的頻譜分析，從而完成軸心軌跡的提供、分解、合成，最后得出科學(xué)的結(jié)果。在軸心軌跡的測試過程中，要完成水平和垂直的測試，水平的主要做的是前置放大，這需要調(diào)整電路，才能進行數(shù)據(jù)采集，最后將信號發(fā)給軸心軌跡分析儀，垂直也是經(jīng)過這樣的程序來完成。其中需要說明的是，將信號收集之后，需要經(jīng)過LabVIEW開發(fā)出虛擬式軸心軌跡測試儀器處理并顯示。其中軸心軌跡虛擬分析儀器可以實時的顯示軸心軌跡和軸心位置，采集頻率和其他的信號，并對這些信息進行存儲，當(dāng)測試完成后，可以離線回放，得出軸心軌跡和軸心位置圖。
平衡測試系統(tǒng)與軸心軌跡測試系統(tǒng)的構(gòu)建的關(guān)鍵在于儀器的設(shè)置，它的設(shè)計方法相對來說較為獨特，但是又結(jié)構(gòu)簡單，因而理論性較強，也因不同的轉(zhuǎn)子可以進行不同的實驗，這個上文已有闡述，也正是因為這個特點，有助于開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，這也意味著對于老師有著更高的要求。
參考文獻：
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[5]王承，何志偉.虛擬儀器現(xiàn)代儀器發(fā)展的新階段[J].測控技術(shù)，2001：10
1 教學(xué)實驗內(nèi)容的設(shè)計
教學(xué)實驗是高等學(xué)校教學(xué)環(huán)節(jié)中重要的一環(huán)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力和工程應(yīng)用的重要部分[3]。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在認知過程中的一個普遍現(xiàn)象是見小不見大，不能把握測試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，而關(guān)注點總是放在較小的一個知識點或是問題中。為了強化學(xué)生對測試系統(tǒng)的概念，了解測試技術(shù)重要的方法，在教學(xué)實驗中設(shè)計了自頂向下的實驗思想：首先通過系統(tǒng)認知使學(xué)生建立起機械工程測試系統(tǒng)的整體概念，了解組成測試系統(tǒng)的各個部分，明白相關(guān)知識點的適用范圍，從而做到有的放矢的學(xué)習(xí)。而后制定相對應(yīng)的實驗項目，學(xué)生能夠理解各知識點的內(nèi)容，明白系統(tǒng)各部分的關(guān)聯(lián)關(guān)系。最后再通過綜合性實驗對所學(xué)知識進行串聯(lián)和鞏固[4]。
為此，在機械工程測試技術(shù)的教學(xué)實驗中制定了基礎(chǔ)性實驗和綜合性實驗。
基礎(chǔ)性實驗主要是針對信號處理方面，其內(nèi)容有：傳感器的選取、信號的基本性質(zhì)、信號的采集、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理。基礎(chǔ)性實驗共5部分，內(nèi)容見表1。
綜合性實驗針對學(xué)生已學(xué)過的知識，建立起典型的測試系統(tǒng)，通過實際的測試實驗使學(xué)生了解傳感器的性能，測試電路的構(gòu)成，測試軟件的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的處理與分析。綜合性實驗的內(nèi)容見表2。
2 實驗儀器
為了高質(zhì)量地完成教學(xué)實驗任務(wù)，課題組選擇了較為先進的儀器來搭建實驗系統(tǒng)。
（1）單點式激光測振儀：Polytec高性能的單點式激光測振儀由控制器、數(shù)字式速度解碼器、自動聚焦式光學(xué)頭組成。能夠?qū)崿F(xiàn)最小速度分辨率0.02微米/秒，最大速度+/-10米/秒的速度信號測量；最大輸出信號為+/-10 V，輸出帶520 100 KHz低通濾波和100 Hz高通濾波。
（2）加速度計：B&K壓電式加速度計是振動的絕對測量的最佳傳感器，可用于較為寬泛的頻率范圍；在很寬的動態(tài)范圍內(nèi)具有良好的線性，該種傳感器不需要額外電源，具有較高的靈敏度質(zhì)量比。設(shè)備參數(shù)：靈敏度10 pC/g；最大正弦振動6 000 g-peak；最大沖擊極限+/-20 000 g-peak；頻率范圍0.1 Hz～12.6 KHz。
（3）雙通道調(diào)理放大器：B&K雙通道電荷放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)放大增益0.1 mV/pC～3.16 V/pC；頻響范圍0.1 Hz～100 KHz；具有低通、高通濾波器；能實現(xiàn)過載檢測。
（4）A/D采集模塊：課題組自主研發(fā)了基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集模塊。該模塊具有8個模擬量輸入通道，能夠?qū)崿F(xiàn)16-bit分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，采樣速率高達200 kS/s。該模塊采用總線供電，擁有設(shè)備狀態(tài)LED指示燈。
（5）信號分析軟件：課題組采用自主研發(fā)的信號分析軟件，該軟件采用Windows視窗風(fēng)格，界面友好，使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測分析和離線數(shù)據(jù)分析。能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜分析、傳遞函數(shù)分析、互譜分析、互相關(guān)函數(shù)分析、包絡(luò)/倒頻譜分析等信號分析功能。軟件具有畫面設(shè)置、顯示設(shè)置、采樣參數(shù)設(shè)置、單位設(shè)置、跟蹤設(shè)置、放大器設(shè)置、預(yù)處理設(shè)置、濾波器設(shè)置、計算設(shè)置等模塊，方便使用者根據(jù)需要進行快速組合。該軟件已經(jīng)在工程應(yīng)用中驗證了其可靠性。
此外，課題組還搭建了振動測試平臺和動平衡測試平臺供實驗使用，這些儀器、軟件的應(yīng)用能夠開拓學(xué)生的視野，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是實驗系統(tǒng)能夠使學(xué)生更好地理解系統(tǒng)的概念，提高對知識的認知程度。
3 實驗案例
綜合性實驗是針對學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的信號處理、測試技術(shù)和測試系統(tǒng)等內(nèi)容，通過實驗室使學(xué)生了解典型的機械工程測試系統(tǒng)的構(gòu)成以及各個環(huán)節(jié)所完成的工作。基于工程應(yīng)用的指導(dǎo)思想，該部分實驗設(shè)置了撓性接管自由振動測試和微小轉(zhuǎn)子不平衡量檢測。
3.1 撓性接管自由振動測試
自由振動測試是機械工程測試的基礎(chǔ)，該部分實驗?zāi)茏寣W(xué)生了解激勵信號的產(chǎn)生、信號的采集、自由振動以及動態(tài)性能參數(shù)的計算。實驗裝置主要由激振器、加速度信號采集裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機等組成（如圖1所示）。
實驗中，利用波形發(fā)生器產(chǎn)生振動譜信號，經(jīng)功率放大器，由激振器產(chǎn)生振動信號。加速度傳感器采集響應(yīng)信號，經(jīng)電荷放大器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進入計算機，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖3是通過信號分析軟件采集的自由振動信號。
通過撓性接管的自由振動測試實驗可以讓學(xué)生了解典型測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成部分。通過實驗理解測試系統(tǒng)的設(shè)備、安裝、調(diào)試；了解信號接口的類型與連接方法；了解激勵信號的產(chǎn)生方法。
3.2 微小轉(zhuǎn)子不平衡量檢測
轉(zhuǎn)子的不平衡是旋轉(zhuǎn)機械故障的主要誘因，為了提高旋轉(zhuǎn)機械的品質(zhì)就需要進行轉(zhuǎn)子的不平衡量檢測。該項實驗通過學(xué)生自己動手調(diào)試來完成對轉(zhuǎn)子的不平衡檢測，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)動手能力。圖4為微小轉(zhuǎn)子不平衡檢測實驗臺。
微小轉(zhuǎn)子不平衡檢測系統(tǒng)的實驗裝置由不平衡量檢測實驗臺、激光測振儀、光電式開關(guān)傳感器、采集系統(tǒng)和信號分析軟件構(gòu)成。實驗中，變頻調(diào)速電機通過帶動皮帶輪帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，利用激光測振儀測量振動的絕對速度信號，利用光電式開關(guān)傳感器測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，傳感器信號通過數(shù)據(jù)采集裝置獲取。系統(tǒng)原理如圖5所示。圖6為不平衡量的計算界面。
通過該項實驗，學(xué)生能夠了解轉(zhuǎn)子不平衡檢測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，激光測振儀和光電式開關(guān)傳感器的應(yīng)用方法，多路信號采集的觸發(fā)方法，不平衡量的計算。
4 結(jié)束語
機械工程測試的教學(xué)實驗選擇了當(dāng)前較為新式的測試儀器，讓學(xué)生了解不同測試儀器的特點和應(yīng)用方法。同時，以工程導(dǎo)向的實驗內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了動手能力。通過教學(xué)實驗，更加有利于學(xué)生鞏固所學(xué)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
參考文獻
[1] 劉春陽，郭 愛芳.測試技術(shù)教材建設(shè)與教學(xué)模式探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012（17）：54-56.
0 引言
《機械工程測試技術(shù)》課程是機械類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該初步掌握靜、動態(tài)測試所需要的基本理論、基本知識和基本技能。對機械工程中常見的被測物理量能比較正確的選用檢測裝置并完成檢測任務(wù)。本課程涉及的學(xué)科面較廣，它涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、電工與電子、信息技術(shù)、計算機等諸多學(xué)科[1]，課程理論內(nèi)容抽象、知識點多學(xué)習(xí)課時少，對實踐環(huán)節(jié)要求較高，教學(xué)難度總體較大。幾年來學(xué)生普遍反映，該門課程理論內(nèi)容不容易理解，學(xué)習(xí)難度很大。為此，希望通過該門課程教學(xué)方法的研究與探討，不斷提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量。
1 因材施教，合理設(shè)置授課內(nèi)容
1.1 明確課程的教學(xué)任務(wù) 《機械工程測試技術(shù)》的學(xué)習(xí)對象是機械工程動態(tài)物理量測試中常用的傳感器、信號調(diào)理電路和顯示記錄儀器的工作原理，測試系統(tǒng)的基本特性和評價方法，測試信號的分析處理方法和常見物理量的測試方法[2]。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)初步掌握以下幾方面的知識：①了解機械工程檢測的基本概念和測量數(shù)據(jù)的處理方法。②基本掌握常用傳感器及其測量電路的工作原理和性能。③針對常見的機械量，能夠正確地選用檢測裝置。④掌握典型機械量的檢測方法。⑤掌握幾何量的測量方法，初步學(xué)會使用常用的計量器具。
1.2 把握好課程內(nèi)容之間的聯(lián)系，合理組織教學(xué)內(nèi)容 為了使學(xué)生更好的理解和掌握所學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系，合理編排教學(xué)內(nèi)容，將有聯(lián)系的部分有機結(jié)合起來講授。例如，在機械工程測試教材中，在介紹一種物理量的測量時，會介紹測量該物理量常用的傳感器以及該傳感器的測量電路。我們在講授本課程的過程中，不能僅僅按照課本順序來講解，應(yīng)該前后內(nèi)容進行對比，要明確一種傳感器可以測量多種物理量，一種物理量也可以選用多種傳感器來測量。再者要明確傳感器測量電路的選用原則和調(diào)理電路的特點，例如電橋這種測量電路，可以作為電阻應(yīng)變式、電容式、電感式等多種傳感器的測量電路。在給學(xué)生講授這門課的時候，我們應(yīng)該將部分內(nèi)容有機聯(lián)系起來，這樣有助于學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解，而不僅僅局限在課本的表面認識。
2 確立以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)模式
2.1 采取啟發(fā)式教學(xué)模式 完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、信號處理電路和顯示記錄裝置等部分組成，分別完成信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。在講到測試系統(tǒng)組成時，很多同學(xué)可能對信號處理電路這部分內(nèi)容不是很理解，傳感器是用來獲取信號的，然后再顯示輸出就可以了，為什么還要有一部分是信號處理電路呢。這時我們就應(yīng)該啟發(fā)式的問一下學(xué)生，考慮一下傳感器的輸出信號通常是大還是小呢？這個問題大家不難回答，肯定是傳感器的輸出信號比較微弱。正因為傳感器的輸出信號比較微弱，所以在測試系統(tǒng)中還有一個環(huán)節(jié)是信號處理電路，自然而然信號處理電路的作用學(xué)生也就明白了。
2.2 采取案例教學(xué)法 例如在講解位移的測量時，可以先給學(xué)生介紹一個電感式滾柱直徑分選裝置的案例。以往用人工測量和分選軸承用滾柱的直徑是一件十分費時且很容易出錯的工作。而電感式滾柱直徑分選裝置可以很輕松完成滾柱直徑的分選。電感式滾柱直徑分選裝置主要由電磁擋板、電感測微移和電磁翻板構(gòu)成。進一步講解它的工作過程，通過生活實例和工程案例啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生在老師的引導(dǎo)下對實例中所涉及的測試技術(shù)基本原理和技術(shù)展開積極課堂討淪，讓學(xué)生成為教學(xué)過程的主體，進而在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力和創(chuàng)造性思維能力。
3 板書和多媒體教學(xué)有機結(jié)合
多媒體教學(xué)是現(xiàn)代化授課的一種重要手段，在教學(xué)中應(yīng)用多媒體技術(shù)不僅可以改善教學(xué)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)過程，還可以用盡量少的時間和資源讓學(xué)生獲取更多的知識[3]。多媒體教學(xué)能很好地把文字、圖形、圖像、視頻、動畫和聲音等信息載體有機地結(jié)合在一起，進而在一定程度上加深學(xué)生對重點、難點的理解。
機械工程測試課程的知識點較多較分散，學(xué)時一般較少，如果只用板書的話，學(xué)時是不夠的，而且對于一些很抽象的內(nèi)容，例如頻譜分析，純粹板書的話，學(xué)生感覺枯燥無味，又很容易分散注意力，這樣的話，我們就可以采用多媒體作為一種補充手段，將枯燥的理論內(nèi)容，以圖片動畫的形式形象的展示出來，這樣不僅吸引了學(xué)生的注意力，也使學(xué)生加深了印象和對知識點的理解。
4 結(jié)論
《機械工程測試技術(shù)》是機械工程類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，理論內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。為了提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量，針對該門課程的特點，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)手段等方面而作了研究與探討。近年教學(xué)實踐表明，在“機械工程測試技術(shù)”教學(xué)中，因材施教，合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，確立以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，板書與多媒體并舉的教學(xué)手段，有助于提高該課程教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
參考文獻：
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）02-0007-02
收稿日期：2013-06-27
作者簡介：張建立（1968―），男，河南中牟人，鄭州大學(xué)機械工程學(xué)院副教授，博士，主要從事工業(yè)過程控制研究。
對于少學(xué)時（32學(xué)時）機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)，一般只能講授信號處理初步以前的偏重理論部分，其后的實際應(yīng)用基本沒有時間講。講授的內(nèi)容從傅立葉級數(shù)、傅立葉變換及其性質(zhì)開始，高深的數(shù)學(xué)理論知識使學(xué)生接觸這門課就感到枯燥、難學(xué)；對于學(xué)習(xí)這門課程的目的及相關(guān)實際應(yīng)用知之甚少、甚至感到迷茫，學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果較差。針對這種現(xiàn)象，結(jié)合本人多年的教學(xué)實踐，在教學(xué)過程中，以實際應(yīng)用為目的，輔助于實物、工程案例，利用多媒體等技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，拓展師生交流空間，積極引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動，注重培養(yǎng)其實踐能力，收到了良好的教學(xué)效果。
一、借助于展示實物、多媒體等技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性
（一）運用實物演示教學(xué)，提高學(xué)生的感性認識
運用實物演示教學(xué)，有助于學(xué)生化抽象為具體，為學(xué)生提供豐富的感性知識，直觀鮮明地揭示客觀事物的關(guān)系，可以使他們獲得較深的感受，使抽象的概念、原理具體化。筆者在從教的十余年中，收集了大量的與機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)相關(guān)的實物資料，主要有不同結(jié)構(gòu)及工作原理的傳感器、光電編碼器、行程開關(guān)，應(yīng)變片（花）、光電傳感器等實物；對實物教具除了積累、收集之外，在上課之前進行篩選、組合，根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，分析哪種教具在什么時候運用，怎么樣運用。
在講授機械式傳感器時，展示電阻絲應(yīng)變片、應(yīng)變花、半導(dǎo)體應(yīng)變片，給學(xué)生直觀的感性認識，隨后講授不同類型機械式傳感器的工作原理、應(yīng)用范圍，對比其優(yōu)缺點。把工程應(yīng)用中多余的應(yīng)變花發(fā)給學(xué)生，同時讓學(xué)生課下自學(xué)應(yīng)變片、應(yīng)變花的粘貼、密封、連接方法。使學(xué)生理解其工作原理，并掌握應(yīng)用方法。
在講授光電傳感器時，首先介紹光電效應(yīng)，展示光敏電阻、太陽能電池的實物及實例，再介紹光纖傳輸原理、結(jié)構(gòu)，展示光纖實物，隨后講授光電傳感器結(jié)構(gòu)、工作原理，展示光電編碼器。邊介紹邊展示實物，打破其神秘感，克服學(xué)生抽象感，認識到光電效應(yīng)、光纖、光電傳感器就是活生生的存在，并得到了廣泛的應(yīng)用。
對于高等院校工科學(xué)生來說，學(xué)以致用是他們進入大學(xué)以來不懈的追求目標，工程案例能夠最大限度地提高他們的學(xué)習(xí)興趣。在講授電阻、電容、電感、磁電、光電傳感器時，都會涉及接近開關(guān)，不同結(jié)構(gòu)、不同工作原理的接近開關(guān)如何選型、有何優(yōu)缺點、適用于何種場合？結(jié)合某集運站的煤塊裝車自動控制、顯示系統(tǒng)，某鋼廠爐料粒度檢測篩分系統(tǒng)等進行討論、講授，較好地解決了該問題。
（二）運用多媒體等現(xiàn)代技術(shù)直觀、動態(tài)地展示抽象的概念、原理
運用動態(tài)、直觀的多媒體技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)出一個生動有趣的教學(xué)情境，以其獨特的形、聲、景扣動學(xué)生的心弦，化無聲為有聲，化靜為動，使學(xué)生進入一種喜聞樂見的、生動活潑的學(xué)習(xí)氛圍，從而使學(xué)生產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣。例如講授傅立葉變化的時間尺度改變特性時，先理論證明該性質(zhì)，在暴風(fēng)影音中播放鳳凰傳奇的流行歌曲《最炫民族風(fēng)》，從互聯(lián)網(wǎng)上下載有圖像、歌詞的MTV，先正常播放一個片段，活躍課堂氣氛；按下快進按鈕，播放速度加快到正常速度的1.5倍（時域內(nèi)，播放時間變?yōu)樵瓉淼?/3），聲音變得尖細，像兒童（頻域內(nèi)，信號頻譜變寬，高頻成分相對增多）；按下慢放按鈕，播放速度加快到正常速度的0.5倍（時域內(nèi)，播放時間變?yōu)樵瓉淼?倍），聲音變得低沉，像老人（頻域內(nèi)，信號頻譜變窄，低頻成分相對增多）；在輕松、歡快的氣氛中，聽到不同的、變了調(diào)的歌曲，對比屏幕顯示的歌詞，就會明白同樣的信號，改變其時域尺度，頻域成分就會發(fā)生改變。在歡樂中學(xué)習(xí)知識，使學(xué)習(xí)知識變成一個歡樂、輕松的過程。
運用現(xiàn)代科技為師生交流提供了廣闊自由的交流方式，拓展延伸了教學(xué)時空，在課后學(xué)習(xí)中，師生之間利用鄭州大學(xué)網(wǎng)上評教平臺、E-mail、QQ、手機等方式，隨時隨地進行著交流互動，實現(xiàn)了師生之間在空間上的零距離。在第一次上課時，把相關(guān)的信息公示出來，既拉近了師生之間的距離，又方便學(xué)生以后有什么疑難問題、意見及建議等及時地聯(lián)系教師。
二、結(jié)合實際工程案例，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力
案例教學(xué)法首創(chuàng)于哈佛大學(xué)[1]，是當(dāng)今國內(nèi)外高等院校部分應(yīng)用性學(xué)科專業(yè)經(jīng)常使用的一種教學(xué)手段，目的在于有效增加課堂教學(xué)的生動性與實踐性，以達到理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合的實際效果。工程案例是將發(fā)生于工程實踐中的客觀事實，經(jīng)過文字、數(shù)據(jù)、圖表、動畫等方式進行概括、整理，形成可用于課堂交流或探討的案例材料。案例教學(xué)是學(xué)生了解實際問題的媒介，可以培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。實踐證明，一個好的案例常常有助于提高教學(xué)質(zhì)量與效果，增加學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情和積極性，并且能起到舉一反三、觸類旁通的作用，啟發(fā)學(xué)生對工程實踐中相關(guān)事例與情境的深入觀察與思考[2-3]。機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)是一門理論性、實踐性都很強的課程，筆者結(jié)合多年的工程實踐和專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗，就案例教學(xué)在其教學(xué)中的應(yīng)用問題進行了一些有益的嘗試。
所選的工程案例應(yīng)當(dāng)真實，有針對性、系統(tǒng)性、時效性，難易程度恰當(dāng)，能揭示和應(yīng)用所學(xué)知識，并能引入、消化和吸收新知識，能切實提升學(xué)生的能力。結(jié)合本課程理論較深奧、實踐性強、課時少的實際情況，根據(jù)授課內(nèi)容的要求，采用在理論教學(xué)后提出合適的案例以加深學(xué)生的印象，促進其對內(nèi)容深刻理解的案例教學(xué)方法。
在講授“常用傳感器與敏感元件”一章時，首先借助于實物、多媒體方式，介紹各類傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用特點等理論知識；以京唐公司的高爐入料粒度檢測系統(tǒng)為例，在大屏幕上展示現(xiàn)場的工作環(huán)境、空間尺寸，告訴學(xué)生這是一個環(huán)境中飄浮著較多小顆粒、粉塵，是填海之后腐蝕性較強的場所，實際生產(chǎn)要求實現(xiàn)物料取樣、分級、稱重等功能，顯示取樣液壓系統(tǒng)壓力、溫度、油液深度、動作過程、稱重檢測結(jié)果等；誤差小于0.3%。要求學(xué)生自愿結(jié)合，八人一組，每組設(shè)計出一個具體的實施方案，并寫出設(shè)計提綱，比較不同方案的經(jīng)濟性、實用性；特別是各種稱重傳感器（變送器）、限位開關(guān)、溫度傳感器（變送器）、液位計、壓力傳感器（變送器）的選擇，要求不能只是簡單地給出哪個種類的傳感器，需要闡明元件選擇的依據(jù)，具體寫出每一種傳感器的型號、生產(chǎn)廠家、數(shù)量、價格。在開始講授本章之前，把這個任務(wù)布置下去，要求課下完成。講課過程中，不斷提示本案例，為課堂上有效地開展案例教學(xué)做好充分的準備。本章內(nèi)容講授完成之后，展開討論。課堂上首先聽取各組的簡短方案發(fā)言，接著教師開始分析設(shè)計過程，理清設(shè)計思路，引導(dǎo)學(xué)生有步驟地完成方案設(shè)計、元件選擇。工程設(shè)計是沒有標準答案的，但必須考慮設(shè)計方案的經(jīng)濟性、實用性，滿足實際的生產(chǎn)要求。由于討論內(nèi)容超越了課本，將復(fù)雜的工程實際與本課程的學(xué)習(xí)緊密相連，并看到了所學(xué)知識在工程實際中的應(yīng)用價值，學(xué)生興趣十足，發(fā)言踴躍，甚至能提出工程實際中某個方面的不足之處，課堂氣氛、教學(xué)效果得到了極大的改善，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐意識及實踐能力。
三、改革考試方式
在本課程的教學(xué)過程中，嘗試了多種新的考核方式，旨在讓考試真正成為督促學(xué)生學(xué)習(xí)、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的有效手段和檢驗途徑。應(yīng)改變單一筆試的課程考核方式，采取期末筆試、平時成績、實驗操作考核三者相結(jié)合，全面評定學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度。平時成績以作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實驗實習(xí)報告為評判依據(jù)，實際工程案例分組設(shè)計計入平時成績。我們將考試方式改變?yōu)椋浩綍r成績占20%；實驗成績占20%；期末考試成績占60%。
在期末試卷設(shè)計時，考慮學(xué)生個體的差異。由于學(xué)生的理論基礎(chǔ)與個人特長的個體差異，因此對于本課程的掌握和理解程度、應(yīng)用能力也相應(yīng)不同，試卷主體仍然按照知識點的要求和分布情況進行出題，即基本題占70%左右、提高題占20%左右，較難題占10%左右。不同的是，在占10%的較難題方面給學(xué)生增加選擇。比如，設(shè)置兩道不同題目中任選一題，一題偏重于理論分析，一題偏重于實際應(yīng)用，學(xué)生可根據(jù)自己的特長與愛好選做。
采用面向?qū)嶋H的教學(xué)法，教學(xué)效果良好，師生共受益。學(xué)生在輕松的氛圍中學(xué)習(xí)知識，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐意識，實踐能力。學(xué)生在鄭州大學(xué)網(wǎng)上教學(xué)平臺上給教師的留言充滿了感激與鼓勵，給教師打分平均98分以上，就充分地說明學(xué)生對機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)是肯定的、滿意的。本人在課程的講授過程中，看到學(xué)生理解知識難點后的喜悅，感受到學(xué)生知道所學(xué)得到所用的激動，其樂無窮！
參考文獻：
[1]任明川.哈佛案例教學(xué)的“形”與“神”[J].中國大學(xué)教
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[2]慕麗，王欣威.“機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）46-0056-03
創(chuàng)新性教學(xué)，相對傳統(tǒng)教學(xué)而言，是一種新的教學(xué)模式。它要求教師在繼承傳統(tǒng)教學(xué)中有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方法的同時，又要敢于打破傳統(tǒng)教學(xué)中不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)方法[1]?！督逃筷P(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》中明確提出，要推動人才培養(yǎng)機制改革，健全寓教于研的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以高水平科學(xué)研究支撐高質(zhì)量人才培養(yǎng)。如何在人才培養(yǎng)體系中建立創(chuàng)新模式，在教學(xué)環(huán)節(jié)中實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的提升目標，成為教學(xué)改革的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式是以教師為中心，學(xué)生處于被動消極學(xué)習(xí)狀態(tài)，教學(xué)手段刻板，一些涵蓋豐富專業(yè)特點和專業(yè)知識的課程，沒有用到現(xiàn)代的教學(xué)方法中，教師只講其工作原理，卻很少講其作用，以至于所學(xué)知識難以致用，學(xué)生對專業(yè)課程越來越?jīng)]有興趣，其結(jié)果是等到畢業(yè)時卻不知自己所學(xué)所用何處[2，3]。哈爾濱理工大學(xué)機械電子工程專業(yè)，在原有大機械培養(yǎng)背景下，為適應(yīng)現(xiàn)代機械系統(tǒng)自動化程度的不斷提高、測試技術(shù)在機械領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛的需求下，機械工程測試技術(shù)這門課受到越來越多的重視，但是該門課程的教學(xué)方式仍然存在著上述教學(xué)缺陷，為了改變現(xiàn)狀，對機械工程測試技術(shù)這門課程進行了教學(xué)改革與創(chuàng)新。
一、機械工程測試技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀分析
隨著新技術(shù)、新裝備的不斷發(fā)展，越來越要求學(xué)生具有較高的測控技術(shù)理論與實踐能力。機械工程測試技術(shù)是機械類專業(yè)重要的平臺課程，其特點是多學(xué)科交叉、理論和實踐緊密結(jié)合的課程。該課程教學(xué)的好壞，是實現(xiàn)高級機電專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。因此關(guān)于機械工程測試技術(shù)課程的教學(xué)方法的研究，越來越得到教學(xué)一線老師的重視[4]。與機械工程測試相關(guān)的系列課程的教學(xué)內(nèi)容包括單片機原理與應(yīng)用、機器人基礎(chǔ)、微機接口技術(shù)等多門課程。傳統(tǒng)的機械工程測試技術(shù)課程，以課堂講授為主，從基礎(chǔ)的信號分類開始，講解信號的頻譜分析方法、測試系統(tǒng)特性、傳感器、信號的采集及處理，在這過程中學(xué)生利用一些實驗裝置進行同頻檢測與頻譜分析、電橋性能比較及振動測量實驗。這種教學(xué)形式看似是理論和實踐結(jié)合，互相驗證，但在實際教學(xué)過程中并不理想。主要原因在于實驗均屬于驗證性實驗，而該課程則要培養(yǎng)具有設(shè)計和實踐能力的人才，因此目前這種傳統(tǒng)教學(xué)方法很難讓學(xué)生具有實際設(shè)計與操作能力。
二、面向機械工程測試的創(chuàng)新性教學(xué)的內(nèi)容和形式
現(xiàn)代教育的大方向是越來越注重理論與實踐的結(jié)合，尤其到了大三以上的年級，開始進行專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)?！稒C械工程測試技術(shù)》是機械類專業(yè)大三學(xué)生必修的專業(yè)平臺課，這對大四一些專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到承前啟后的作用，因此對該課程的教學(xué)創(chuàng)新有其獨到的特點。首先，任課老師應(yīng)具有寬廣的知識面，即應(yīng)具有測試、信號分析與處理、控制理論與實踐，并了解一定的機械設(shè)計及制造方面的知識。同時，還應(yīng)與時俱進，了解最新的測控手段和發(fā)展趨勢，這是講授該課程老師所具備的基本能力。其次，要靈活運用現(xiàn)代教學(xué)手段，以便課堂上能夠生動地將理論聯(lián)系到實際應(yīng)用。最后，在該課程的學(xué)習(xí)過程中應(yīng)盡量賦予學(xué)生學(xué)以致用的思想。面向工程測試的創(chuàng)新性教學(xué)包括理論教學(xué)、實踐教學(xué)和考核方式的創(chuàng)新。通過對課程主要內(nèi)容的細致分析和研究，并根據(jù)系統(tǒng)組成模塊對課程章節(jié)內(nèi)容按照信號在測試系統(tǒng)中的傳輸順序?qū)⒄麄€內(nèi)容貫穿起來，從而使學(xué)生建立完整的測試系統(tǒng)概念。傳統(tǒng)的理論教學(xué)過程中，往往是先教后學(xué)，即課堂教學(xué)在先，學(xué)生復(fù)習(xí)、體驗知識在后。這種形式會出現(xiàn)學(xué)生應(yīng)付了事和互相抄襲現(xiàn)象。為了改變這種現(xiàn)狀，創(chuàng)新理論教學(xué)環(huán)節(jié)強調(diào)學(xué)生要提前學(xué)習(xí)，梳理問題意識、確定研究課題、查閱相關(guān)資料、論證研究方法和可行性等，這種學(xué)習(xí)方式是學(xué)生對知識進行自我構(gòu)建的過程，使教與學(xué)的關(guān)系發(fā)生深刻變化，真正實現(xiàn)“以人為本，因材施教”的教學(xué)思想。創(chuàng)新性教學(xué)方法是建立在教學(xué)思想和教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)上，以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的新型教學(xué)思想和教學(xué)模式能充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主觀能動性。在創(chuàng)新性教學(xué)方法引導(dǎo)下，課程理論教學(xué)過程采用啟發(fā)式講授、工程案例剖析與課堂討論相結(jié)合的方法。在使用課程教材時，不應(yīng)只單純的把“教材”看成“教材”，而更多的是把它當(dāng)成“課材”。教學(xué)中不應(yīng)該過多的把教材當(dāng)作教學(xué)活動的主體，應(yīng)盡量以教材為基礎(chǔ)加大課外知識的引入。所以，這就要求教師應(yīng)該博覽群書，走在知識的前沿，給學(xué)生提供最新的信息與技術(shù)。在進行理論教學(xué)期間，充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，將工程應(yīng)用案例與虛擬實驗技術(shù)引入到課堂。例如教師在講解緒論這一章中，播放一些應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)、軍事、航天等方面的測控技術(shù)，讓學(xué)生了解該門課程的應(yīng)用范圍與前景，使學(xué)生產(chǎn)生強烈的學(xué)習(xí)興趣。在實踐教學(xué)創(chuàng)新方面，為提高教學(xué)內(nèi)容的針對性，同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用以虛擬儀器為平臺的創(chuàng)新性教學(xué)，改變過分注重學(xué)習(xí)知識的科學(xué)性和完整性而忽視實踐性和創(chuàng)新性現(xiàn)象。虛擬儀器技術(shù)是今后儀器儀表、測試控制研究與發(fā)展的方向。發(fā)展現(xiàn)代科技，儀器儀表技術(shù)是重要的基礎(chǔ)，虛擬儀器為我們實施創(chuàng)新教育提供了一個具有可操作性的實踐平臺[5]。根據(jù)課程特點，以虛擬儀器為平臺，以創(chuàng)新為思想，設(shè)置項目任務(wù)，讓學(xué)生在完成工作任務(wù)的過程中完成理論知識的學(xué)習(xí)[6]。創(chuàng)新性教學(xué)特點在于把培養(yǎng)學(xué)生的能動性和創(chuàng)新能力放在首位，注重培養(yǎng)其獨立分析問題和解決問題的能力。在課程考核方面，不應(yīng)以最終的期末試卷作為考核的基本標準，而是與平時的創(chuàng)新實踐結(jié)合起來。由于本課程的創(chuàng)新教學(xué)尚處于初步實施階段，在這期間，主要以培養(yǎng)創(chuàng)新團隊為主，創(chuàng)新團隊的成員所參加的各種創(chuàng)新實踐活動也做為最終課程考核的一部分，并占有比其他同學(xué)多20%的平時成績比例。這種激勵機制將激發(fā)同學(xué)們參加創(chuàng)新學(xué)習(xí)的積極性，加快學(xué)生們的實踐與動手能力的培養(yǎng)。
三、面向機械工程測試技術(shù)課程創(chuàng)新性教學(xué)的實踐
教師講授機械工程測試技術(shù)課程過程中，在講授完第二章傅里葉變換的基本理論后，就可以給學(xué)生提出運用創(chuàng)新思想設(shè)計一套虛擬測試系統(tǒng)實現(xiàn)各種物理量的測量，這種測試系統(tǒng)內(nèi)容涵蓋教學(xué)目標的主要知識點，并具有循序漸進的學(xué)習(xí)認知規(guī)律。因為實際生活與工程中，物理量是多種多樣的。在老師的指引下，學(xué)生自主研究，自主管理，團結(jié)合作，開發(fā)出基于虛擬儀器平臺上的各種形式的測試系統(tǒng)，真正實現(xiàn)理論與實踐的良好結(jié)合。針對當(dāng)前機械工程測試技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題和不足，首先給出以下一些創(chuàng)新性教學(xué)策略：
1.課程講解中充分利用多媒體技術(shù)。和傳統(tǒng)板書式教學(xué)相比，多媒體技術(shù)具有傳統(tǒng)板書式教學(xué)無法比擬的信息量。多媒體教學(xué)設(shè)計配合多感官學(xué)習(xí)，能大大提高教學(xué)密度[7]。工程測試技術(shù)是實踐性很強的課程，因此，課堂上正確使用多媒體技術(shù)，能夠創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生進入工程應(yīng)用的意境，達到學(xué)有所用的境地。將多媒體技術(shù)具體應(yīng)用于機械工程測試技術(shù)課程的主要使用方法總結(jié)如下：①工程資料累積法，任課老師將與課程相關(guān)的科研與工程應(yīng)用范例等資料以多媒體的形式儲存在電腦中，并鏈接于相應(yīng)的課件中，教學(xué)時根據(jù)需要播放相關(guān)的內(nèi)容。②原理過程分部展現(xiàn)法，課程中很多復(fù)雜的原理過程，如相關(guān)的測控電路，由于機械類學(xué)生對電類課程不能很好地理解和應(yīng)用，這時可利用多媒體技術(shù)，將復(fù)雜的原理過程分步展示，從傳感器拾取信號的過程開始，經(jīng)過調(diào)理電路，調(diào)理電路如何調(diào)理微弱的傳感器信號，然后用何種形式顯示出來等，這些過程通過多媒體形象地展示出來，即能幫助學(xué)生理解復(fù)雜的原理，又能激發(fā)學(xué)習(xí)動機。③動態(tài)控速展示法，教材中有許多靜態(tài)圖形圖像，但實際上，這些靜態(tài)圖形圖像在測試工程中大多數(shù)都是運動變化的，為了揭示這種實質(zhì)上具有動態(tài)特性的圖形圖像的內(nèi)涵，要使其動態(tài)化（二維或三維動畫或圖像變換），并利用播放過程中的速度控制以及定格技巧，全面深入地揭示測試原理。
2.利用“任務(wù)驅(qū)動”激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。機械工程測試是當(dāng)今最活躍的前沿學(xué)科之一，在教學(xué)過程中，不僅要使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展，重要的是要學(xué)生學(xué)會利用所學(xué)知識實現(xiàn)各種現(xiàn)實功能，這才是大學(xué)教育的本質(zhì)。在講授理論知識的過程中，設(shè)置一些測試設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生在動手實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，在老師的引導(dǎo)下，最后解決問題。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變成主動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，很好地培養(yǎng)學(xué)生自主探索和創(chuàng)新能力。
3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，建立創(chuàng)新團隊。為了能夠真正實施基于虛擬儀器平臺的創(chuàng)新實踐教學(xué)，首先要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。具體的操作方法是，組建創(chuàng)新實踐團隊，以團隊帶動全體。創(chuàng)新團隊通過參加創(chuàng)新實驗、創(chuàng)新大賽等，以興趣為導(dǎo)向，學(xué)習(xí)相關(guān)理論，對所涉及領(lǐng)域有較深入的認識和全面的了解，并開發(fā)出與所學(xué)課程相關(guān)的虛擬實驗平臺。在此基礎(chǔ)上，帶動大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，在虛擬實驗平臺的基礎(chǔ)上，根據(jù)所學(xué)知識，進一步開發(fā)出與課程相關(guān)的實驗系統(tǒng)，如各種物理量的虛擬測量系統(tǒng)等。在學(xué)習(xí)和創(chuàng)新期間，要培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)探索與創(chuàng)新的能力，鼓勵學(xué)生在網(wǎng)上建立自主學(xué)習(xí)網(wǎng)頁，幫助其他學(xué)生也加入創(chuàng)新興趣小組來。這一活動不僅可以讓學(xué)生所學(xué)知識有“用武之地”，幫助他們提高創(chuàng)新實踐能力，而且這些能力對他們今后的工作和生活也具有很大的幫助。
四、以虛擬儀器為平臺面向工程測試技術(shù)課程的創(chuàng)新性實踐教學(xué)的實現(xiàn)
基于上述創(chuàng)新性教學(xué)策略與思想，機械工程測試技術(shù)的教學(xué)中，理論和實踐教學(xué)均引入引入了創(chuàng)新性教學(xué)策略與方法。在理論上，課程講解多與工程實踐相結(jié)合。實踐教學(xué)上，組織有一定學(xué)習(xí)積極性的同學(xué)組建創(chuàng)新實驗小組，目的是以點帶面。在進行創(chuàng)新性實踐教學(xué)過程中做出如下創(chuàng)新實踐教學(xué)設(shè)計：
1.布置設(shè)計任務(wù)。開發(fā)與課程相關(guān)的基礎(chǔ)虛擬實驗平臺，該平臺包含信號發(fā)生與處理、濾波、頻譜分析功能，此信號發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，并具有兩個信道。其次在此基礎(chǔ)上開發(fā)出虛擬噪聲信號分析測量系統(tǒng)，利用電腦自帶的聲音采集系統(tǒng)，作為虛擬噪聲信號的輸入，在試驗平臺上可以看到信號的幅值和頻率的變化，實現(xiàn)噪聲識別。
2.知識準備與引導(dǎo)。在老師的引導(dǎo)與建議下，學(xué)習(xí)Labview軟件，學(xué)習(xí)各種頻譜分析方法，了解各種窗函數(shù)原理、各種濾波器的原理，并學(xué)習(xí)如何應(yīng)用Labview設(shè)置窗函數(shù)與濾波器。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計聲音采集與信號分析虛擬測量系統(tǒng)，應(yīng)用所學(xué)習(xí)的幅值域與頻譜分析方法對聲音信號進行分析。
3.項目實施。經(jīng)過學(xué)習(xí)，認真設(shè)計后，完成的信號發(fā)生器與虛擬噪聲測試系統(tǒng)如圖1和圖2所示，其中，圖1是同學(xué)們開發(fā)的虛擬信號發(fā)生系統(tǒng)，該信號發(fā)生系統(tǒng)可以產(chǎn)生正弦信號、三角波信號、方波信號，同時可實現(xiàn)濾波、幅值譜和功率譜分析。圖2是虛擬噪聲測試實驗系統(tǒng)，該實驗系統(tǒng)可以模擬噪聲的產(chǎn)生，進行噪聲監(jiān)測，利用電腦自帶的聲卡，通過麥克風(fēng)模擬噪聲，對噪聲處理后，可以得到噪聲產(chǎn)生的頻率、幅值和相位。從處理結(jié)果可以看到濾波前后的波形變化，這樣直觀地、感性地、綜合地將所學(xué)知識融會貫通。[7]
根據(jù)創(chuàng)新性教學(xué)策略與方法應(yīng)用于機械工程測試技術(shù)這門課程實踐表明，學(xué)生對該教學(xué)方式給予認同，一致認為這種形式的教學(xué)模式讓他們對課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了更大的興趣，能夠幫助他們更好地學(xué)習(xí)，更好地掌握測試技術(shù)基礎(chǔ)理論和實際設(shè)計能力。針對機械工程測試技術(shù)課程的創(chuàng)新性教學(xué)的要求，任課老師應(yīng)具有豐富的理論和實踐知識，要不斷地提高創(chuàng)新教育素養(yǎng)，教師的角色要從知識的重述者和傳遞者，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和協(xié)作者，教學(xué)方法要變復(fù)制型為創(chuàng)造型，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生獲取知識的效率和效果。
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機械工程測試系統(tǒng)的基本任務(wù)是從測試對象獲取反映其變化規(guī)律的動態(tài)信息。第一個環(huán)節(jié)是信號的傳感，將被測量的量或被觀察的量通過一個被測量傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換成一個電的、液壓的、氣動的或其他形式的物理量，被測的或被觀察的量與被轉(zhuǎn)換的輸出量之間根據(jù)可利用的物理定律應(yīng)該具有一種明確的關(guān)系；第二個環(huán)節(jié)為信號的轉(zhuǎn)換和調(diào)理；第三個環(huán)節(jié)是是對這些信號進行分析處理以及顯示記錄，包括信號的時域分析、頻域分析、相關(guān)分析等。
二、虛擬儀器技術(shù)在機械工程測試系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著科技日益發(fā)展，對機械工程測試系統(tǒng)影響很大，特別是相對于傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)。以前要用特定的儀器對信號進行分析，但是利用虛擬儀器組建的機械工程測試系統(tǒng)卻不用專用的儀器，而是利用計算機作為連接虛擬儀器軟硬件的平臺，信號源通過調(diào)理后數(shù)據(jù)采集卡就可以獲取數(shù)據(jù)進行分析處理測試系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬測試儀器、計算機測試系統(tǒng)及虛擬儀器三個階段。現(xiàn)代機械工程測試技術(shù)以計算機為中心，計算機的發(fā)展必然促進測試技術(shù)和儀器的發(fā)展，虛擬儀器的產(chǎn)生也就水到渠成。
在機械工程測試系統(tǒng)中，應(yīng)用虛擬儀器編的越來越普遍，因為很多傳統(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬儀器中都可以用軟件代替，從而降低了大量的設(shè)備浪費，降低了成本，并且還可以直觀化的顯示其結(jié)果，將多種的傳統(tǒng)儀器合并到一套虛擬儀器測試系統(tǒng)中，有利于編程，也有利于增強測試系統(tǒng)的準確度。
三、機械工程測試系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
1.應(yīng)變測試系統(tǒng)。虛擬式應(yīng)變測試儀由硬件和軟件兩大部分組成，這里采用pc daq體系結(jié)構(gòu)組建虛擬儀器。其原因是因為pc daq系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集板、信號調(diào)理電路和計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器系統(tǒng)，它充分利用了主流和普及的pc機總線、機箱、電源以及豐富的軟件，以極少的硬件就能形成功能完備的應(yīng)變測試系統(tǒng)平臺，這種方案的性價比最佳。
2.位移測試系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，是機械量檢測的基礎(chǔ)，將機械量轉(zhuǎn)化成位移量來檢測是機電一體化技術(shù)的重要組成部分之一。對位移的檢測不僅為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全提供了重要數(shù)據(jù)，同時也為其他參數(shù)的檢測提供了基礎(chǔ)。
3.壓力測試系統(tǒng)。以液壓試驗平臺為測試平臺而進行的一系列機械量測量測試，以此液壓實驗臺做壓力信號源，隨著液壓系統(tǒng)向高壓、大功率、高精度方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，故障率也隨之增加，安全問題日益突出，因此，在液壓系統(tǒng)工作過程中，需要確切的了解液壓系統(tǒng)內(nèi)部的壓力和流量等，對于防止系統(tǒng)出現(xiàn)意外故障和有效提高系統(tǒng)工作效率具有十分重要的意義。
4.流量測試系統(tǒng)。以液壓試驗平臺為測試平臺而進行的一系列機械量測量測試，以此液壓實驗臺做流量信號源，以液壓實驗臺的對于液壓系統(tǒng)來說，最重要的兩個參數(shù)就是流量和壓力，兩個參數(shù)要求精度高，穩(wěn)定性好，易于調(diào)節(jié)。在多功能液壓測試試驗臺中，流量調(diào)節(jié)控制涉及到電機、變量泵、流量調(diào)節(jié)閥、排量反饋傳感器、電控模塊、流量傳感器、計算機、管路等多個環(huán)節(jié)，影響流量的有負載、壓力、溫度、泄漏等因素。在液壓測試中，要得到準確的流量參數(shù)、必須對流量調(diào)節(jié)各環(huán)節(jié)進行分析計算，確定各環(huán)節(jié)對流量的影響，并采取措施改善流量調(diào)節(jié)的精確性和穩(wěn)定性，以提高流量控制精度。
5.溫度測試系統(tǒng)。溫度是機械工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究實驗中的一個非常重要的參數(shù)，許多系統(tǒng)的工作都是在一定的溫度范圍內(nèi)進行的，需要測量溫度和控制溫度的場合及其廣泛。目前的溫度測量控制系統(tǒng)常采用單片機控制，該技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，但其編程復(fù)雜，控制不穩(wěn)定，系統(tǒng)的精度不高。而利用虛擬儀器開發(fā)和設(shè)計的溫度測量系統(tǒng)，采用普通pc機為主機，利用圖形化可視軟件labview為軟件開發(fā)平臺，監(jiān)測溫度的變化情況，采集數(shù)據(jù)并進行處理、存儲、顯示，設(shè)備成本低，方便靈活。
四、機械測試系統(tǒng)總體設(shè)計思路
對傳統(tǒng)的機械工程測試系統(tǒng)測試過程及傳統(tǒng)的測試儀器和現(xiàn)有的虛擬測試系統(tǒng)進行對比研究后，可見系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu):
1.機械工程測試系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可在一個測試系統(tǒng)中同時組建應(yīng)變、位移、壓力、流量和溫度測試系統(tǒng)。并且每個測試系統(tǒng)用模塊化進行設(shè)計前后面板，方便程序設(shè)計和用戶操作與控制。
2.采用數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行存儲、管理和查詢?；谛枰獙y試數(shù)據(jù)進行存儲、調(diào)用、管理和查詢，并且處理的數(shù)據(jù)量大，可設(shè)計通過數(shù)據(jù)庫來存儲、管理和查詢數(shù)據(jù)，建立一個access數(shù)據(jù)源，通過ado數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，充分利用ado的靈活性，通過編程模型實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，執(zhí)行用戶命令，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理。
3.測試儀選用的模型是“菜單選擇結(jié)構(gòu)”。在后面板中利用“case”結(jié)構(gòu)完成在前面板中不同的按鈕選擇，選擇好一個測試以后，測試儀就可獨立工作。
4.前后面板的人性化設(shè)計。包括前面板和程序框圖兩部分，系統(tǒng)前面板由參數(shù)設(shè)置和五個測試系統(tǒng)構(gòu)成。
1 工程機械維修中存在的問題
1.1 維修管理的信息傳遞和交流不及時。目前，生產(chǎn)廠家與地方維修企業(yè)、維修部門處于近乎脫鉤狀態(tài)，使得現(xiàn)有的維修管理息傳遞渠道不暢通，嚴重影響了維修效益和用戶的切身利益。另外，信息交流的手段落后，維修部門不容易及時獲得外部信息，如設(shè)備維修、技術(shù)交流、職工技術(shù)的在職提高與培訓(xùn)等。同時，生產(chǎn)廠家售后服務(wù)的維修技術(shù)人員也抱怨說，設(shè)備用戶的維修信息傳遞不及時，有時售后服務(wù)的維修技術(shù)人員不是直接面對最終用戶，而是通過本廠的其它部門隔層傳達。最后，用戶還直接抱怨他們信息處理不及時，妨礙設(shè)備的生產(chǎn)使用。
1.2 維修行業(yè)地位低下，維修技術(shù)人員的價值取向容易發(fā)生變化。在施工單位現(xiàn)在推廣項目管理，重視抓訂單、搶工期、拼設(shè)備，而忽視了維修，更不用說去扶持維修部門了。由于維修人員不是直接完成施工任務(wù)，所以其創(chuàng)造的價值，所起的作用往往被忽視。維修工作常常帶有突發(fā)性，讓人很難判斷工作量，同樣的學(xué)歷，維修人員的平均工資水平要比其他工程人員低得多，因而大家都有一種失落感；而且維修工作給人的覺總是與臟、累、苦聯(lián)系在一起的，再加上待遇低下，很容易使得維修技術(shù)人員的價值取向發(fā)生變化，許多維修技術(shù)人員紛紛改行或是另謀高就。維修行業(yè)留不住人才，特別是留不住熟練的專業(yè)技術(shù)人才是一個較為普遍的現(xiàn)象。
1.3 維修技術(shù)人員素質(zhì)巫待加強，維修質(zhì)量普遍不高。大部分維修工人沒有經(jīng)過正規(guī)的培訓(xùn)，他們只具備單一的機械技能，缺少液壓、電子方面的知識、技能，對一些較先進的機械設(shè)備出現(xiàn)故障后就會束手無策，只能停機到外面找人維修，致使排除故障時間延長，維修費用增加。
1.4 各維修企業(yè)或部門維修質(zhì)量參差不齊，難以控制。缺少專門的企業(yè)維修水平評估、檢查和監(jiān)督機制。如果遇上維修質(zhì)量問題，容易發(fā)生扯皮現(xiàn)象。
1.5 某些單位全面否定計劃預(yù)期檢修制，錯誤理解按需修理。當(dāng)前確實有不少有關(guān)人員認識到，單純的計劃預(yù)期檢修制已不適應(yīng)工程機械使用、維修的需要，因此產(chǎn)生了另一種對其全面否定的傾向，忽略了維護保養(yǎng)的積極作用，、因而在采用新的維修方式中未將其作為一項關(guān)鍵性的基礎(chǔ)工作繼承下來，使改革后的維修方式“重修理、輕維護”，使修理往往需要事后進行補救。
1.6 維修體制不穩(wěn)定，各企業(yè)維修管理始終處于分散、各行其是的局面?！按蠖?、“小而全”式的企業(yè)內(nèi)部維修廠或維修車間是傳統(tǒng)計劃經(jīng)濟模式的產(chǎn)物，它們只為企業(yè)部服務(wù)，沒有經(jīng)營決策權(quán)；在市場經(jīng)濟環(huán)境下，公路工程中招投標制的使用，使得企業(yè)施工天南地北，流動性較大，企業(yè)內(nèi)部的這些維修廠或維修車間往往是鞭長莫及，因而許多維修廠或維修車間成了坐吃山空的狀態(tài)，引起了其它部門的不滿。雖然也有不少維修廠或維修車間改行轉(zhuǎn)向制造行業(yè)，但是由于半路出家，業(yè)不精，還是面臨入不敷出的狀況。
1.7 將設(shè)備現(xiàn)代化管理的全過程、全系統(tǒng)分裂開來分別考慮，只強調(diào)設(shè)備的維修保養(yǎng)，忽視設(shè)備的前期管理。殊不知由于設(shè)備前期規(guī)劃、選型決策的失誤，重則致使企業(yè)倒閉，輕則由于所購設(shè)備可靠性低，致使設(shè)備使用期故障多發(fā)，維護保養(yǎng)工作量大，維修費用過高。
2 工程機械維修解決對策
2.1 建立區(qū)域性的RCM服務(wù)網(wǎng)。工程機械生產(chǎn)廠家應(yīng)以各地的RCM服務(wù)網(wǎng)點為依托，把自己的售后服務(wù)讓位于各地的RCM服務(wù)網(wǎng)點，把精力集中在產(chǎn)品開發(fā)、提高質(zhì)量和市場營銷上，而不是放在維修市場上。這樣，分布各地的RCM服務(wù)網(wǎng)點能夠快捷經(jīng)濟地進行檢測、保養(yǎng)及處理各種故障，提高設(shè)備的完好率、利用率，減輕因設(shè)備故障對施工企業(yè)的壓力，并減少維修費用，提高經(jīng)濟效益。
作為施工企業(yè)，應(yīng)把精力放在工程招投標和施工上，而把自己一直做不好的設(shè)備保障工作推向維修市場。專業(yè)化的RCM服務(wù)可以充分提高設(shè)備完好率，大大降低因設(shè)備故障對工程造成的損失及維修費用，同時使施工企業(yè)擺脫了“大而全、小而全”的維修設(shè)備及人員的投入所造成的負擔(dān)。
同時，RCM服務(wù)網(wǎng)點還可以有組織的批量進行高技術(shù)含量的零部件修復(fù)，設(shè)備生產(chǎn)廠家對此能有效地提供可靠的技術(shù)保障。
要提高工程機械RCM服務(wù)企業(yè)的RCM服務(wù)水平，可以重點從從領(lǐng)導(dǎo)素質(zhì)、技術(shù)人員素質(zhì)、管理人員素質(zhì)、人員構(gòu)成、RCM服務(wù)設(shè)備、RCM服務(wù)工藝、通信能力、機動能力、人員的管理、公關(guān)及服務(wù)、資料及信息、服務(wù)質(zhì)量管理方面下手，從而我們可以采取如下措施來提高企業(yè)的RCM服務(wù)水平：（1）應(yīng)重視兩類人才的引進：一種是懂技術(shù)，尤其會管理，善經(jīng)營的廠長或經(jīng)理型的管理者；另一種是有一定的工程機械維修理論基礎(chǔ)知識，又有豐富的維修實踐經(jīng)驗的維修技術(shù)人才。同時要注意人才的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，避免人才浪費。（2）增加RCM服務(wù)設(shè)備，完善RCM服務(wù)工藝，保證并加強RCM服務(wù)人員的通信能力和機動能力，并在此基礎(chǔ)上實行全員成本控制和管理，充分降低服務(wù)成本。
2.2 注重各類技術(shù)人才的培養(yǎng)、培訓(xùn)。（1）改革專業(yè)院校的辦學(xué)模式，注重實踐能力的培養(yǎng)。中國學(xué)生缺乏的就是實踐能力的培養(yǎng)，大學(xué)畢業(yè)后不得不繼續(xù)適應(yīng)現(xiàn)實的和迅速變化的生產(chǎn)、技術(shù)、組織和管理條件，在企業(yè)內(nèi)再接受實踐能力的培訓(xùn)。因而，從培養(yǎng)人才的長遠計劃來看，我們必須改革普通教育和大學(xué)培養(yǎng)制度，改革傳統(tǒng)的辦學(xué)模式，讓專業(yè)院校與企業(yè)走聯(lián)合辦學(xué)之路，重點培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。（2）充分利用每一次設(shè)備采購機會，接受工程機械生產(chǎn)廠家、商的使用和維修培訓(xùn)。（3）企業(yè)可采取內(nèi)部培訓(xùn)和外部專題培訓(xùn)相結(jié)合的方式。企業(yè)可以針對維修技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)，選擇有主動性、有責(zé)任心、有能力的中高級人才參加國家和行業(yè)主辦的高級技術(shù)人才培訓(xùn)；或是從工程機械生產(chǎn)廠家、高等院校、科研機構(gòu)聘請專家為本企業(yè)有針對性的培訓(xùn)；或是直接參加工程機械生產(chǎn)廠家、高等院校、科研機構(gòu)舉辦的學(xué)習(xí)班。（4）企業(yè)制定培訓(xùn)計劃不僅要滿足自身的要求，同時最好符合專業(yè)認證的要求，以免技術(shù)的重復(fù)培訓(xùn)。（5）培訓(xùn)的方法可以采用專業(yè)教材、幻燈片、多媒體演示、模型教具、計算機仿真訓(xùn)練器、互聯(lián)網(wǎng)、技術(shù)表演、知識競賽等多種形式。
3 結(jié)語
現(xiàn)代機械工程中的工程機械維修技術(shù)還是以科技為支撐的，只有科技不斷進步，才可以支持企業(yè)的工作效率，使企業(yè)的效益達到最佳的效果，為企業(yè)贏得利潤。隨著機械化水平的提高，工程機械在施工、管理中所起的作用不斷增強.工程機械設(shè)備的完好與否將直接影響到施工生產(chǎn)任務(wù)的完成情況，只有堅持全球化的合作才可以使科技在交流中得到發(fā)展，使科技在實際生活中的應(yīng)用更有目的性與準確性，從而影響著整個機械制造業(yè)的發(fā)展水平和國民經(jīng)濟的進步。
1虛擬仿真技術(shù)給機械工程實驗教學(xué)帶來的改進
就目前來看，我國在機械工程實驗教學(xué)中尚存在許多突出問題，這些問題的產(chǎn)生給機械工程教學(xué)的質(zhì)量及效率造成了很大制約，尤其是在實驗基地建設(shè)方面存在較大的能力局限性，這無法滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)機械工程時的動手操作能力培養(yǎng)，更無法加深學(xué)生對機械工程知識的理解與運用。部分院校為了節(jié)約開支，減少設(shè)備在使用過程中發(fā)生損壞或故障的幾率，常常在對學(xué)生進行實踐培訓(xùn)時是以講座和參觀為主要形式的，這也造成學(xué)生缺乏實踐操作機會，從而導(dǎo)致學(xué)生缺乏機械設(shè)備的操作經(jīng)驗，難以有效勝任機械工程的相關(guān)崗位操作?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使越來越多的新技術(shù)、新手段被應(yīng)用于機械工程領(lǐng)域，機械工程教學(xué)方法及教學(xué)理念也得以快速更新，計算機技術(shù)在機械工程實驗教學(xué)中也發(fā)揮出越來越重要的作用。目前大部分高校都采用CAD機房來進行機械工程實驗教學(xué)，并通過虛擬仿真技術(shù)的引進來持續(xù)改進與更新教學(xué)實驗設(shè)備。通過虛擬仿真技術(shù)，可有效減少設(shè)備儀器在實驗教學(xué)過程的故障與損壞幾率，同時也能幫助學(xué)生利用虛擬仿真技術(shù)來進行靈活的實踐與操作，使學(xué)生能夠按照自己的想法利用虛擬仿真技術(shù)來設(shè)計出滿意的機械工程作品，進而加深了學(xué)生對機械工程知識理解與運用能力的同時，也能充分發(fā)揮其學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新精神，使機械工程在實驗教學(xué)中能夠?qū)Σ糠盅b置設(shè)備實施傳動性能實驗、減速器裝配實驗以及數(shù)控加工仿真實驗，進而使機械工程專業(yè)在教學(xué)過程中的質(zhì)量與效率得到極大提升。
2機械工程實驗教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的主要應(yīng)用
2.1帶傳動性能測試實驗中的應(yīng)用
在機械工程實驗教學(xué)中，對工程履帶類部件所具有的傳動性能進行測試是其重要組成部分，通過對傳動帶在運行過程中的傳動性能進行測試，可幫助學(xué)生對帶在傳動過程中所產(chǎn)生的打滑與彈性滑動現(xiàn)象進行直觀的觀察，進而更加科學(xué)的分析機電設(shè)備的最佳承載力，通過分析這些數(shù)據(jù)，可使帶動控制問題得到有效解決。在對機械工程中的帶傳動性能進行測試時，還需要應(yīng)用到電動機、發(fā)電機、傳感器、光電測速裝置以及轉(zhuǎn)矩力測桿等設(shè)備，采用這些設(shè)備可實現(xiàn)人工測試，不過這種測試方法需要花費過高的人力與物力成本。而通過虛擬仿真技術(shù)，則能夠使學(xué)生在計算機中設(shè)計帶傳動性能測試系統(tǒng)，從而不需要使用上述設(shè)備，學(xué)生也可隨時隨地的來測試帶傳動性能，既節(jié)約了大量成本，又顯著提高了機械工程的實驗教學(xué)質(zhì)量及效率。
2.2減速器裝配實驗教學(xué)中的應(yīng)用
在機械工程中經(jīng)常需要應(yīng)用到減速器，其同樣也是機械設(shè)計中最為基礎(chǔ)的一個項目。在對減速器進行裝配實驗教學(xué)中，往往都會通過實物的方式來取代減速器進行教學(xué)，不過這種實驗教學(xué)方法往往會增加學(xué)生對實驗操作的理解難度，難以取得較為理想的實驗教學(xué)效果。而通過虛擬仿真技術(shù)，則可使學(xué)生在計算機界面中對減速器模型進行直觀的觀察，并按照相應(yīng)的裝配過程來對減速器模擬模型進行裝配操作，從而使減速器的結(jié)構(gòu)講解變得更加直觀、具體。
2.3數(shù)控加工仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用
在我國工業(yè)制造領(lǐng)域中，數(shù)字加工技術(shù)無疑是其核心技術(shù)之一，其在推動我國現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著巨大作用。對于數(shù)字加工技術(shù)來說，其實現(xiàn)了機械加工與微電子技術(shù)的結(jié)合運用。在機械工程實驗教學(xué)中，便常常需要應(yīng)用到數(shù)控加工技術(shù)來對數(shù)控機床進行靈活的操作，不過考慮到數(shù)控機床在實際應(yīng)用過程中會出現(xiàn)較高的維護成本，而且數(shù)控機床的種類多樣，學(xué)生只能接觸到幾種常見的設(shè)備運作形式，同時在實際使用數(shù)控機床時往往需要進行復(fù)雜的程序設(shè)置，這勢必難以滿足不同學(xué)生對實踐操作的需要，再加上實驗操作的復(fù)雜性，使學(xué)生在實踐教學(xué)中很難取得較為理想的學(xué)習(xí)成果。而利用虛擬仿真技術(shù)，則可使不同學(xué)生參與到具體的實踐項目當(dāng)中去，使學(xué)生能夠接觸、熟悉和掌握不同種類的數(shù)控機床，并利用這些數(shù)控機床來設(shè)計出相應(yīng)的機械工程產(chǎn)品，從而使學(xué)生能夠更加系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和掌握數(shù)控機床的具體加工流程。
3機械工程虛擬教學(xué)實驗室的建設(shè)構(gòu)思
